一、JNI簡介
JNI：Java Native Interface，是Java語言提供的一種通用接口，用于Java代碼與本地化代碼的交互。所謂本地化代碼是指直接編譯成的與機(jī)器相關(guān)的二進(jìn)制代碼，而非Java字節(jié)碼之類的中間代碼。Windows下面的可執(zhí)行文件，DLL等，Linux下面的可執(zhí)行文件和SO文件等，都是二進(jìn)制代碼。
JNI允許Java語言編寫的程序與其他語言編寫的程序庫(DLL, SO)或可執(zhí)行文件進(jìn)行互操作，包括匯編、C、C++。JNI產(chǎn)生的原因在于以下幾種需求：
(1). 你的應(yīng)用程序需要使用系統(tǒng)相關(guān)的功能，而Java代碼不支持或是難以辦到。這個(gè)比較典型的是實(shí)現(xiàn)托盤圖標(biāo)，有幾種現(xiàn)成的方案都是用的JNI做的，名字好像是叫做TrayIcon和StayOnTop。當(dāng)然啦，如果是用的Java1.6,那就要另當(dāng)別論了。
(2). 已有其他語言寫好的類庫或程序，希望Java程序可以使用它們。
(3). 出于更高的性能要求，希望使用匯編或是C/C++語言來實(shí)現(xiàn)部分功能。
下圖出自JNI Tutorial，展示了JNI的地位：
其他的理論的東西就不多說了，JNI Tutorial講得很清楚。強(qiáng)烈建議閱讀。
二、JNI的開發(fā)步驟
這里以使用C++編寫本地化方法實(shí)現(xiàn)為例，開發(fā)一個(gè)使用JNI的Demo程序，具體步驟如下所示：
(1). 編寫帶有native方法的java類
(2). 使用javac命令編譯所編寫的java類
(3). 使用javah命令處理類文件，生成C/C++頭文件
(4). 使用C/C++實(shí)現(xiàn)本地方法
(5). 將C/C++編寫的文件生成動(dòng)態(tài)連接庫
三、Demo程序，Demo程序宣示了Java代碼中調(diào)用C++的輸出功能打印字符串，同時(shí)演示了使用C++的輸入功能讀取字符串，并使用System.out.println輸出。
1. 編寫帶native方法的Java類
本示例中的源程序就一個(gè)Java類。如下所示：
// HelloJNI.java -- 簡單的JNI入門示例。
// 2007-4-5 16:41:45
public class HelloJNI {
public native void displayHello();
public native void showTime();
private native String getLine(String prompt);
static {
System.loadLibrary("hello");
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
HelloJNI hj = new HelloJNI();
System.out.println("==> Demo 1: hello");
hj.displayHello();
System.out.println("==> Demo 2: time");
hj.showTime();
System.out.println("==> Demo 3: input");
String input = hj.getLine("Type a line: ");
System.out.println("User typed: " + input);
}
}說明：一共3個(gè)native方法，第一個(gè)簡單的Hello，第二個(gè)使用<ctime>頭文件中的相關(guān)函數(shù)計(jì)算當(dāng)前時(shí)間，第三個(gè)讀取輸入。注意static語句塊：
static {
System.loadLibrary("hello");
}
在JVM載入HelloJNI類的時(shí)候加載動(dòng)態(tài)庫，System.loadLibrary()中的參數(shù)是我們要生成的動(dòng)態(tài)庫文件的名字，不包括擴(kuò)展名，在Windows下面是hello.dll，Linux下面是hello.so，這個(gè)由Java自動(dòng)識(shí)別。
2. 編譯此類
3. javah HelloJNI 生成C/C++頭文件，生成的頭文件不用任何修改。如下所示：
/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class HelloJNI */
#ifndef _Included_HelloJNI
#define _Included_HelloJNI
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: HelloJNI
* Method: displayHello
* Signature: ()V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_displayHello
(JNIEnv *, jobject);
/*
* Class: HelloJNI
* Method: showTime
* Signature: ()V
*/
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_showTime
(JNIEnv *, jobject);
/*
* Class: HelloJNI
* Method: getLine
* Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
*/
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_HelloJNI_getLine
(JNIEnv *, jobject, jstring);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif4. 編寫C/C++實(shí)現(xiàn)文件，如下所示：
// HelloJNIImpl.cpp -- 自己編寫的實(shí)現(xiàn)文件
// 2007-4-5 16:52:53
#include <jni.h>
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <string>
#include <cstdio>
#include <windows.h>
#include "HelloJNI.h"
extern "C" {
//
}
using namespace std;
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_displayHello(JNIEnv * env, jobject obj) {
cout << "Hello, JNI tech. This is from C++!" << endl;
}
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloJNI_showTime(JNIEnv * env, jobject obj) {
time_t sec;
tm t;
time_t loop;
cout << "時(shí)間：";
sec = time(NULL);
t = *localtime(&sec);
unsigned int hour = t.tm_hour;
unsigned int mini = t.tm_min;
unsigned int secd = t.tm_sec;
if(hour < 10) {
cout << "0" << hour;
}
else {
cout << hour;
}
cout << ":";
if(mini < 10) {
cout << "0" << mini;
}
else {
cout << mini;
}
cout << ":";
if(secd < 10) {
cout << "0" << secd;
}
else {
cout << secd;
}
cout << endl;
}
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_HelloJNI_getLine(JNIEnv * env, jobject obj, jstring prompt) {
char buf[128] = {0};
const char * str = (env)->GetStringUTFChars(prompt, 0);
// printf("%s", str);
cout << str;
(env)->ReleaseStringUTFChars(prompt, str);
string buffer;
getline(cin, buffer);
// scanf("%s", buf);
return (env)->NewStringUTF(buffer.c_str());
} 說明：JNI Tutorial中使用的居然是像下面這樣的代碼，env指針的使用應(yīng)該有誤，敬請(qǐng)注意。
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_Prompt_getLine(JNIEnv *env, jobject obj, jstring prompt)
{
char buf[128];
const char *str = (*env)->GetStringUTFChars(env, prompt, 0);
printf("%s", str);
(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, prompt, str);
...
5. 生成本地庫文件。筆者使用的VS.NET 2003中的C++編譯器。VS.NET 2003命令行工具生成DLL的命令：
cl -I<頭文件目錄1> -I<頭文件目錄2> -LD <C/C++源文件名> -Fe<生成的DLL文件名>
-I選項(xiàng)指定頭文件目錄，-LD指定C++源文件，-Fe指定生成的DLL文件名。將各個(gè)部分替換成實(shí)際的情況，實(shí)際使用的命令如下：
cl -IC:/java/jdk1.5.0_10/include -IC:/java/jdk1.5.0_10/include/win32 -LD HelloJNIImpl.cpp -Fehello.dll
注：cl可以增加-EHsc參數(shù)來減少生成過程中的輸出信息。如下圖所示：
6. 運(yùn)行結(jié)果，如下圖所示：
7. 自動(dòng)化。其實(shí)步驟都很簡單，所以可以使用Ant來完成。下面提供一個(gè)ANT Buildfile。使用之前請(qǐng)根據(jù)自己的實(shí)際情況修改相關(guān)屬性。
注意：Builfile編碼是UTF-8的。
build.xml
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project default="help" basedir="." name="JNI_Hello">
<property name="app.home" value="."></property>
<!-- 設(shè)置頭文件的目錄，根據(jù)JDK具體的安裝目錄而定 -->
<property name="h.dir1" value="C:/java/jdk1.5.0_10/include"></property>
<property name="h.dir2" value="C:/java/jdk1.5.0_10/include/win32"></property>
<!-- 設(shè)置cl工具的路徑，視具體情況而定 -->
<property name="vc.bin.dir"
value="C:/Program Files/Microsoft Visual Studio .NET 2003/Vc7/bin">
</property>
<property name="cpp.name" value="HelloJNIImpl.cpp"></property>
<property name="dll.name" value="hello.dll"></property>
<target name="compile" description=" ==> 編譯Java源文件">
<javac srcdir="${app.home}" destdir="${app.home}">
</javac>
</target>
<target name="javah" description=" ==> 生成C/C++頭文件">
<javah destdir="${app.home}" force="yes" class="HelloJNI"/>
</target>
<target name="dll" description=" ==> 調(diào)用cl命令生成相關(guān)的DLL文件">
<exec dir="${app.home}" executable="${vc.bin.dir}/cl.exe" os="Windows XP">
<!-- 參數(shù)-EHsc好像是VS.NET2003中cl.exe的，可以不加，參考下面的注釋行 -->
<arg line="-EHsc -I${h.dir1} -I${h.dir2} -LD ${cpp.name} -Fe${dll.name}"/>
<!--
<arg line="-I${h.dir1} -I${h.dir2} -LD ${cpp.name} -Fe${dll.name}"/>
-->
</exec>
</target>
<target name="run" description=" ==> 運(yùn)行">
<java classname="HelloJNI"></java>
</target>
<target name="all" description=" ==> 自動(dòng)進(jìn)行上面任務(wù)列表">
<antcall target="compile"/>
<antcall target="javah"/>
<antcall target="dll"/>
<antcall target="run"/>
</target>
<target name="help" description=" ==> 顯示幫助信息">
<echo>用法幫助：</echo>
<echo>ant compile 編譯Java源文件</echo>
<echo>ant javah 生成C/C++頭文件</echo>
<echo>ant dll 調(diào)用cl命令生成相關(guān)的DLL文件</echo>
<echo>ant run 運(yùn)行</echo>
<echo></echo>
<echo>ant all 自動(dòng)進(jìn)行上面任務(wù)列表</echo>
<echo>ant help 顯示幫助信息</echo>
</target>
</project>
Done！^_^！
JNI還有很多高級(jí)的功能，這里我就不說了，一來是不太會(huì)，二來也沒什么意義。JNI Tutorial上講得很全面，不錯(cuò)。
